Elektronikkarten in der mobilen Proportionaltechnik Zuverlässig – trotz widriger Umstände

Autor / Redakteur: Stefan Fuhrer, Wandfluh AG / Silvano Böni

Elektronikkarten in der mobilen Proportionaltechnik müssen meistens unter erschwerten Bedingungen arbeiten – oftmals werden sie ungeschützt direkt am Fahrzeug montiert und sind den Witterungseinflüssen direkt ausgesetzt. Wandfluh hat ein mobiltaugliches Produkt im Angebot, welches diesen widrigen Bedingungen trotzt und dennoch die volle Leistung erbringt: die digitale Mobilelektronik «MD2».

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Robust, in Schutzart IP67 und im Temperaturbereich von –40 bis 85 °C einsetzbar: die Elektronikkarte MD2 von Wandfluh.
Robust, in Schutzart IP67 und im Temperaturbereich von –40 bis 85 °C einsetzbar: die Elektronikkarte MD2 von Wandfluh.
(Bild: Wandfluh)

Die Standard-MD2-Elektronik besitzt vier beziehungsweise acht pulsweitenmodulierte Stromausgänge mit überlagertem Dithersignal. Die Magnetausgänge sind auch für Schwarz/Weiss-Magnete (Schaltmagnete) parametrierbar. Die zwei oder vier Analog- und Digitaleingänge sowie die zwei Digitalausgänge sind individuell programmierbar. Mit dem Gerät können Steuer- und Regelungsaufgaben sehr einfach gelöst werden. Der CAN-Anschluss ermöglicht das einfache Einbinden in ein Feldbus-Netzwerk.

Durch die grosse Anzahl Magnetausgänge (vier bei der Basic-Version, acht bei der Enhanced-Version) ist es möglich, diverse Funktionen auf einer einzigen MD2-Elektronik zusammenzufassen. So können zum Beispiel mittels eines 4/3-Wege-Proportionalventils die Ansteuerung eines Zylinders vorgenommen, gleichzeitig über ein Druckbegrenzungsventil der gewünschte Druck eingestellt und zur Sicherheit noch zwei Sitzventile zum Absperren angesteuert werden.

Parametrierung

Die Parametrierung der MD2-Elektronik erfolgt über die Parametriersoftware Paso. Auf der grafischen Benutzeroberfläche ist der gesamte Signalfluss übersichtlich dargestellt. Der Anwender sieht sofort, wo im Signalfluss die Parameter einfliessen. Das mühsame Suchen in einer Menüstruktur entfällt. Durch einen Klick auf ein Parameterkästchen erscheint das Einstellfenster für die entsprechenden Parameter. Die Auswirkungen der geänderten Parameter sind sofort auf der Benutzeroberfläche sichtbar. Die aktuellen Werte der verschiedenen Signale (zum Beispiel Sollwerteingang, Magnetstrom, Zustand der digitalen Ein- und Ausgänge) können in Echtzeit direkt auf der Benutzeroberfläche dargestellt werden. Im Weiteren steht eine Signalaufzeichnungsfunktion (Oszilloskop-­Funktion) zur Verfügung. Damit wird die Einstellung eines komplexen Regelsystems vereinfacht. So kann beispielsweise das Verhalten der verschiedenen Signale beim Einfahren in eine Position grafisch dargestellt werden.

Die angeschlossenen Ventile können auch direkt über die Software betätigt werden. Dies kann von Nutzen sein, wenn etwa die externe Ansteuerung noch nicht vorhanden ist, aber zu Testzwecken die Hydraulik bewegt werden muss. Es kann zwischen «Ventil Betätigung» und «Sollwertvorgabe» gewählt werden. Bei «Ventil Betätigung» wird ein Strom direkt zum Magnetausgang geführt (via Paso einstellbar). Eine eventuell eingestellte Rampenzeit (beim Verstärker) oder die Regelüberwachung (beim Regler) wird nicht berücksichtigt. Bei der «Sollwertvorgabe» wird anstelle einer externen Vorgabe ein im Paso eingestellter Sollwert übernommen. Zusätzlich kann auch eine Rampenzeit (beim Verstärker) beziehungsweise eine Geschwindigkeit (beim Regler) eingestellt werden. Die Regelüberwachung ist aktiv.

Pro Ventil steht ein eigener Kanal zur Verfügung. Sämtliche Einstellungen können getrennt nach Kanal vorgenommen werden. Als Beispiel kann im Kanal 1 ein 4/3-Wege-Proportionalventil parametriert werden und gleichzeitig im Kanal 2 ein 1-Magnet-Sitzventil. Die Zuordnung der Ein- und Ausgänge kann ebenfalls getrennt nach Kanal oder auch kanalübergreifend vorgenommen werden. So kann fallweise die Freigabe für alle Kanäle vom gleichen Digitaleingang vorgenommen werden.

Anwendungsbeispiele

Die Anwendungsmöglichkeiten sind beinahe unbeschränkt. Durch die individuelle Parametrierung über die verschiedenen Kanäle sind fast keine Grenzen gesetzt. Mit den nachfolgenden Beispielen soll aufgezeigt werden, welche Anwendungen in Betracht kommen:

Streufahrzeug für den Winterdienst

  • Die Ansteuerung der Schnecke zum Transport des Streugutes über ein 4/3-Wege-Proportionalventil (Kanal 1)
  • die Ansteuerung des Drehtellers zum Verteilen des Streugutes über ein 4/3-Wege-Proportionalventil in Abhängigkeit der Einstellung der Transport-Schnecke (Kanal 2)
  • die Ansteuerung eines Druckventils zum Regulieren des gewünschten Systemdrucks (Kanal 3)
  • die Ansteuerung von Sitzventilen zum sicheren Fahren ohne Streufunktion (Kanal 4 und 5)

Zur 4-Achsen-Regelung für Containerkräne

Hafen-Krananlagen besitzen neben den Bewegungen zum Fahren und Heben/Senken der Con­tainer meistens auch eine Einrichtung zum Ausgleichen der Containerposition. Dieser Abgleich kann mittels vier Hydraulikzylinder und der MD2-Elektronik mit acht Magnetausgängen gemacht werden. Je zwei Magnetausgänge steuern einen Zylinder auf- oder abwärts. Die einzelnen Zylinder müssen sich in einem bestimmten Ablauf zueinander bewegen:

  • Zylinder A und B hinauf, Zylinder C und D hinunter (zum Ausgleich des Links-Rechts-Unterschieds)
  • Zylinder A und C hinauf, Zylinder B und D hinunter (zum Ausgleich des Hinten-Vorne-Unterschieds)
  • Zylinder A und D hinauf, Zylinder B und C hinunter (zum Ausgleich des diagonalen Unterschieds)

Die jeweiligen Zylinder müssen sich synchron zueinander bewegen. Da die MD2-Elektronik alle vier Zylinder von der gleichen Karte aus ansteuert, sind die jeweiligen Positionen aller Zylinder jederzeit bekannt und abrufbar. Somit kann mittels digitalen Eingängen die jeweilige Funktion angewählt werden. Die benötigten Zylinder bewegen sich dann mit einer eingestellten Geschwindigkeit in die erforderliche Richtung. Pro Bewegung können Grenzwerte gesetzt werden, damit sich die Zylinder nicht zu weit auseinanderbewegen. Eine Reset-Funktion erlaubt es, alle Zylinder jederzeit wieder in die Ausgangsstellung zu bringen. Diese Ausgangsstellung wird mit einer Einricht-Funktion gesetzt.

Diese Anwendung wurde mit einer Standard-MD2-Enhanced-Hardware realisiert. Nur die Software wurde den Anforderungen angepasst. Durch die Möglichkeit, via Pasoe jederzeit eine neue Software auf die Karte herunterzuladen, war die Inbetriebnahme sehr einfach realisierbar. SMM

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